Глава 1. Теоретическая часть
1.1. Обзор программных средств
Задачу будем решать средствами языка программирования Delphi и средствами MathCAD.
Программный продукт Delphi был создан известной американской компанией Borland и получил свое название в честь древнегреческого города Дельфы, в котором обитала самая известная в Древнем мире предсказательница – дельфийский оракул.
Рисунок 1. Общий вид приложения Delphi
Появление Delphi тесно связано с возникновение языка программирования Паскаль, который был разработан в 60-х годах прошлого века профессором Цюрихского университета Николаусом Виртом как учебный язык для студентов. Позднее один из учеников Вирта создал компанию Borland, и под его руководством Паскаль превратился в мощное средство разработки программ. Объектно-ориентированная версия Паскаля (Object Pascal) послужила основой для среды визуального программирования Delphi, в которой программист получил возможность не просто создавать программный код, но и наглядно показывать системе, что бы он хотел увидеть.
Технология визуального программирования позволяет строить интерфейс будущей программы из специальных компонентов, реализующих нужные свойства. Количество таких компонентов достаточно велико. Каждый из них содержит готовый программный код и все необходимый для работы данные, что избавляет программиста от создания того, что уже создано ранее. Подобный подход во много раз сокращает время написания программы. Кроме того, быстрота создания программного кода в Delphi достигается за счет автоматического формирования части текста.
На сегодняшний день вышло достаточно много версий этого программного продукта. Мы используем Delphi 7. Он сочетает в себе мощный компилятор, объектно-ориентированные средства визуального программирования и множество технологий, облегчающих и ускоряющих создание программ.
MathCAD — система компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектирования, ориентированная на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением, отличается легкостью использования и применения для коллективной работы.
Основное отличие MathCAD от аналогичных программ — это графический, а не текстовый режим ввода выражений. Для набора команд, функций, формул можно использовать как клавиатуру, так и кнопки на многочисленных специальных панелях инструментов. В любом случае — формулы будут иметь привычный, аналогичный книжному, вид. То есть особой подготовки для набора формул не нужно. Вычисления с введенными формулами осуществляются по желанию пользователя или мгновенно, одновременно с набором, либо по команде. Обычные формулы вычисляются слева направо и сверху вниз (подобно чтению текста). Любые переменные, формулы, параметры можно изменять, наблюдая воочию соответствующие изменения результата. Это дает возможность организации действительности интерактивных вычислительных документов.
Рисунок 2. Общий вид приложения MathCAD
В других программах (Maple, MuPAD, Mathematica) вычисления осуществляются в режиме программного интерпретатора, который трансформирует в формулы введенные в виде текста команды. Maple своим интерфейсом ориентирован на тех пользователей, кто уже имеет навыки программирования в среде традиционных языков с введением сложных формул в текстовом режиме. Для пользования MathCAD можно вообще не быть знакомым с программированием в том или ином виде.
MathCAD задумывался как средство программирования без программирования, но, если возникает такая потребность — MathCAD имеет довольно простые для усвоения инструменты программирования, позволяющие, впрочем, строить весьма сложные алгоритмы, к чему прибегают, когда встроенных средств решения задачи не хватает, а также когда необходимо выполнять серийные расчеты.[6]
Отдельно следует отметить возможность использования в расчетах MathCAD величин с размерностями, причем можно выбрать систему единиц: СИ, СГС, МКС, английскую или построить собственную. Результаты вычислений, разумеется, также получают соответствующую размерность. Польза от такой возможности трудно переоценить, поскольку значительно упрощается отслеживание ошибок в расчетах, особенно в физических и инженерных.